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早上好，今天分享一篇2021年12月发表在Front Genet（IF=4.772）的文章，Identification of Hub Genes and Potential ceRNA Networks of Diabetic Nephropathy by Weighted Gene Co-Expression Network Analysis（PMID: 34790229），作者确定了糖尿病肾病早期诊断的标志物，并深入了解了糖尿病肾病在转录组水平上的发展机制。该研究方法同样适用于其他肿瘤或非肿瘤的研究，有相关需求的老师欢迎联系我们！
背景：
糖尿病肾病（DN）是糖尿病患者最常见的微血管并发症之一，也是终末期肾病的主要原因。
方法：
1、加权基因共表达网络分析与模块筛选；
2、鉴定男性DN和对照之间的差异表达基因（DEG）；
3、Co-DEG的识别；
4、对DEG进行GO和KEGG富集分析；
5、Co-DEG的PPI网络构建与基因簇鉴定
6、Hub基因识别和目标miRNA预测；
筛选网络中的关键基因；
7、Hub基因的验证；
8、ceRNA网络的构建。
共表达网络
去除四个异常值后，样本聚类树如图2A所示，选择软阈值为4（图2B）。构建了19个共表达模块。基因数量最多的模块是绿色模块，其次是棕色模块和蓝色模块（图2C）。基因之间的相关热图如图2D所示。
图2
模块-特征关系分析
模块-特征关系分析表明，绿色模块与DN最显着相关（图3A）。不同模块之间存在一定的相关性（图3B）。此外，图3C显示了这些基因在DN的绿色模块中的重要性。
图3
绿色模块的Co-DEG的识别
GSE142153中，与正常样本相比，在DN样本中共鉴定出503个DEG，其中包括295个下调基因和208个上调基因（图4A）。DEG与绿色模块交集获得Co-DEG（图4B）。
图4
Co-DEG的功能富集分析
为了进一步探索Co-DEG的生物学功能，进行了GO和KEGG通路分析（图5A、B）。
图5
PPI网络构建与基因簇鉴定
将234个Co-DEG上传到STRING进行进一步分析，得到130个节点和330个边（图6A）。共有三个基因簇，它们的得分分别为12.769、3.000和2.667（图6B）。
图6
Hub基因识别和目标miRNA预测
通过cytohubba七种算法结果相交识别到四个hub基因（图7A）。接下来，使用三个在线miRNA数据库来预测中枢基因的目标miRNA。根据预测结果，Cytoscape构建了mRNA和miRNA 的共表达网络（图7B）。
图7
Hub基因的验证和功效评估
通过qPCR研究了上述四个hub基因的相对表达。如图8A所示，与对照组相比，DN患者的PBMC中IL6、CXCL8、MMP9和ATF3的相对表达显着增加。hub基因的相对表达与DN患者的eGFR呈负相关（图8B）。此外，绘制ROC曲线并计算曲线下面积（AUC）以区分DN和对照，在数据集GSE142153中，四个中心基因的每个AUC均大于0.8（图8C)。
图8
目标lncRNA的预测和ceRNA网络的构建
使用在线数据库Starbase 3.0来预测与所选 miRNA相互作用的lncRNA。Cytoscape构建了ceRNA网络（图9A-C）。NEAT1/XIST/KCNQ1T1-let-7b-5p-IL6（图9D）、NEAT1/XIST-miR-93-5p-CXCL8（图9E）和 NEAT1/XIST/KCNQ1T1-miR-27a-3p/miR -16-5p-ATF3（图9F）可能是调节早期DN疾病进展的潜在RNA调节途径。
图9